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Altération des matériaux organiques de construction


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Posté par bentafat_rachid

Altération des matériaux organiques de construction due à l'atmosphère

Publié à l'origine en décembre 1973.

H.E. Ashton

La durabilité des matériaux utilisés en construction et exposés

subséquemment à l'atmosphère est d'un grand intérêt pour l'architecte,

l'entrepreneur et l'utilisateur final. Le présent Digest étudie les

effets exercés par les agents atmosphériques sur les matériaux de

construction classés sous la rubrique "organiques".

Composition des Matériaux Organiques

Il existe 92 éléments chimiques naturels. Peu d'entre eux,

cependant, sont assez abondants pour que l'on puisse en faire un large

usage. On peut employer les métaux, tels que le fer, l'aluminium, le

zinc et le cuivre sous leur forme élémentaire mais la plupart d'entre

eux sont cependant si réactifs qu'ils n'existent normalement qu'alliés

à un ou deux autres éléments dans de petites molécules simples. Le

chlorure de sodium (sel ordinaire) et l'hydroxyde de calcium (chaux

éteinte) sont des exemples de composés de ce genre.

Un élément, le carbone, peut donner naissance, à partir de lui-même

et en se combinant avec d'autres éléments, à des composés qui peuvent

contenir de deux à plusieurs centaines de milliers d'atomes par

molécule. La disposition générale des atomes de carbone, anneaux ou

chaînes, et l'ordre d'assemblage de différents groupes dans la molécule

engendrent, de plus, des composés différents. Il en résulte un nombre

presque illimité de composés du carbone et ce sont eux que l'on nomme

"organiques". Il existe, comme dans la plupart des classifications, une

zone intermédiaire dans laquelle les composés peuvent être considérés

comme organiques ou inorganiques; en général, cependant, la distinction

est nette.

Les composés organiques diffèrent de la plupart des composés

inorganiques par leurs points de fusion et d'ébullition relativement

bas. Un grand nombre des composés simples sont des liquides ou des gaz,

ce qui indique que les forces d'attraction entre les petites molécules

sont faibles. Comme l'a étudié ,

les molécules organiques doivent être grosses pour posséder les

propriétés permettant de les employer dans un matériau de construction.

Même la plupart des grosses molécules (polymères) fondent même ou se

décomposent à des températures allant de 300 à 400°C. Le carbone étant

susceptible de s'oxyder pour former le gaz carbonique, et l'hydrogène

ordinairement présent s'oxydant pour former de l'eau, les composés

organiques, à des températures élevées et en présence de l'air, sont

rarement aussi stables que les matériaux inorganiques. Malgré la

simplicité moléculaire qui peut caractériser ces derniers, les forces

d'attraction y sont généralement puissantes et se traduisent par des

points de fusion et des résistances structurales dont les valeurs sont

élevées. D'un autre côté, en raison de leurs bas points de fusion, les

polymères organiques sont faciles à modeler aux formes désirées et

généralement moins cassants.

Types de Matériaux Organiques de Construction

On peut classer les matériaux organiques employés à l'extérieur ou

l'intérieur des édifices d'après l'usage qu'on en fait. Ils comprennent

les produits liquides de revêtement (peintures), les plastiques, les

mastics d'étanchéité et les matériaux pour toitures. On place souvent

le bois dans une catégorie à part; il n'en est pas moins un matériau

organique de construction. Les matériaux organiques contiennent

fréquemment des composés inorganiques tels que des pigments; les

propriétés fondamentales du mélange dérivent cependant de la matrice

organique dans laquelle les particules sont dispersées. Les différences

existant entre les diverses sortes de matériaux organiques sont dues

surtout au type et au poids moléculaire de la résine ou du liant

utilisé.

Les revêtements étant appliqués sous forme de liquides destinés à se

solidifier, leur grosseur moléculaire originale varie de petite à

moyenne, et n'acquiert jamais des dimensions extrêmement importantes,

même lorsque le film est complètement durci. Dans le cas des matériaux

à faible poids moléculaire, le polymère final est généralement produit

après application, .

Si la résine est déjà polymérisée avant l'application, on nomme laque

le produit de revêtement s'il est dissous dans un solvant, ou peinture

au latex s'il est dispersé dans l'eau. En raison de leur grosseur

moléculaire, les revêtements ne bénéficient pas d'une grande résistance

structurale; aussi les applique-t-on sur des subjectiles.

Si l'on augmente les dimensions moléculaires dans le but d'obtenir

des revêtements plus résistants, la viscosité des résines dissoutes

croît tellement que la quantité de solvant nécessaire pour permettre

l'application conduit à des films minces inutilisables. Pareillement,

les résines dispersées durcissent trop pour s'écouler après application

en un film continu. Il est donc indispensable de recourir à d'autres

méthodes d'application. L'une d'elles consiste à fondre à chaud soit la

résine elle-même, soit une de ses solutions. Dans ce dernier cas, on

procède à l'application du matériau par pulvérisation à chaud, la

résine solide étant fondue après avoir été appliquée sous forme de

poudre sèche ou de dispersion.

À une augmentation du poids moléculaire correspond aussi un

accroissement de la résistance structurale résultant de l'attraction

moléculaire plus élevée et de l'enchevêtrement de longues chaînes. La

nécessité d'un subjectile disparaît lorsque le matériau devient assez

résistant pour se soutenir à la température d'emploi; on le désigne

alors sous le vocable de plastique. Au sens strict, tout matériau

présentant une fluidité plastique sous température normale est un

plastique; mais on en est venu à appliquer ce terme surtout aux

matériaux organiques auxquels on peut, à un moment opportun de la

fabrication, donner la forme désirée par moulage ou coulage à chaud, ou

sous pression, ou les deux à la fois. L'état des plastiques peut varier

de dur et cassant (chlorure de polyvinyle non plastifié) à mou et

flexible (mousse d'uréthane et caoutchouc synthétique). Là encore la

délimitation entre plastiques et revêtements est imprécise. Une résine

peut, dans certains cas, être appliquée fondue, alors qu'on la nomme

plastique, ou en solution, tandis qu'on la nomme revêtement.

Les mastics d'étanchéité contiennent des résines dont la grosseur

moléculaire est moyenne en comparaison de celle des résines entrant

dans les produits de revêtement avant leur application et de celle des

plastiques parce qu'ils doivent détenir certaines propriétés spéciales

leur permettant de remplir leur fonction. Ils doivent être suffisamment

fluides pour pouvoir être appliqués, sans l'être assez pour couler hors

des joints; ils sont, de ce fait, plus visqueux que les revêtements

liquides. Ils doivent cependant conserver leur élasticité et ne pas se

solidifier à la manière des revêtements. Les mastics d'étanchéité

subissent donc une réticulation moins prononcée en cours de

durcissement et s'apparentent de près aux caoutchoucs.

La composition des membranes organiques de toiture a été, jusqu'à

une époque récente, presqu'exclusivement basée sur l'asphalte ou le

goudron bitumineux amenés au point de viscosité permettant leur

application par emploi de solvants (application à froid ou "bitume

dilué") ou à chaud. La résistance structurale s'obtient généralement au

moyen de deux ou trois plis de renforcement, l'imperméabilité étant

assurée par la base de bitume ou de goudron. Absorbant, du fait de leur

couleur noire, la plus grande partie de la radiation incidente, ces

matériaux se détériorent sous l'action de la lumière solaire et les

films minces se craquellent rapidement en forme de petits carrés. On

doit donc les appliquer sur les toits sous forme de films relativement

épais et on encastre du gravier de couleur pâle ou blanche dans la

couche superficielle afin de les protéger contre la lumière solaire et

d'abaisser par réflexion la température de surface. On a introduit au

cours des dernières années une technique de confection des toits basée

sur l'application de résines synthétiques à l'état liquide ou sous la

forme de films. Ces matériaux sont disponibles en blanc ou en couleurs

claires, mais la plupart d'entre eux ont jusqu'à maintenant une

fâcheuse propension à capter la saleté ou à fariner.

Le bois est un matériau organique dont les molécules ont un poids

moléculaire extrêmement élevé. En plus des forces normalement

puissantes qui s'exercent entre grosses molécules, les groupes

chimiques de la cellulose exercent une attraction supplémentaire et

s'enchaînent en masses. Ils exercent également leur attraction sur

l'eau, phénomène qui explique la facilité avec laquelle le bois est

gonflé par l'eau; les masses qu'ils forment sont toutefois également

cimentées les unes aux autres par un matériau nommé lignine dont les

propriétés hydrofuges sont plus prononcées. En raison de cette

structure, aucun solvant n'agit sur la cellulose à moins qu'on ne l'ait

préalablement modifiée par un procédé chimique. Le bois se formant sous

l'action d'un organisme vivant qui doit lutter pendant son existence

contre certaines forces, sa structure présente une orientation très

marquée. Cette dernière est à l'origine des différences considérables

survenant dans les changements de résistance et de dimensions

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